JP2009081271A - DRY ETCHING METHOD OF Al2O3 FILM - Google Patents

DRY ETCHING METHOD OF Al2O3 FILM Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dry etching method capable of providing a high selective ratio in processing with a wafer where a ruthenium film is formed on a thick Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>film used for a magnetic head. <P>SOLUTION: In etching with a wafer where an Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>film 14, ruthenium film 13, SiO<SB>2</SB>film 12, and resist mask 11 are stacked on an NiCr film 15, the ruthenium film 13 is plasma-etched using a process gas containing chlorine and oxygen (fig.1(c)). Then, with the ruthenium film 13 as a mask, the Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>film 14 is plasma-etched using a mixed gas whose main component is BCl<SB>3</SB>gas and contains chlorine gas and argon gas (fig.1(d)). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、多層膜のドライエッチング方法にかかり、特にＮｉＣｒ膜上に積層された２００ｎｍから１０００ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜の加工において、マスク材料としてルテニウム膜を用いることで高い選択比が得られ、垂直な加工形状が得られるドライエッチング処理方法に関する。 The present invention relates to a dry etching method of a multilayer film, and in particular, in the processing of a 200 nm to 1000 nm Al 2 O 3 film laminated on a NiCr film, a high selectivity can be obtained by using a ruthenium film as a mask material, The present invention relates to a dry etching processing method capable of obtaining a vertical processing shape.

磁気ヘッドで使用されている２００ｎｍから１０００ｎｍの厚いＡｌ２Ｏ３膜をドライエッチング装置にて加工する場合、対マスク材料との選択比が必要なため、ＮｉＣｒ膜等の不揮発性材料をマスク材料に用いている。このＮｉＣｒ膜等のマスク材料は不揮発性材料であり、ドライエッチングで加工することは困難なので、ミリングにて加工している。しかし、微細化が進むにつれて精度や速度の問題があり、ミリングによる加工が困難になりつつある。このため、マスク材料とＡｌ２Ｏ３膜のドライエッチング化が検討され始めている。 When a 200 nm to 1000 nm thick Al 2 O 3 film used in a magnetic head is processed with a dry etching apparatus, a selection ratio with respect to the mask material is required. Therefore, a non-volatile material such as a NiCr film is used as the mask material. Used. The mask material such as this NiCr film is a non-volatile material, and is difficult to process by dry etching, so it is processed by milling. However, as miniaturization progresses, there are problems of accuracy and speed, and processing by milling is becoming difficult. For this reason, the study of dry etching of the mask material and the Al 2 O 3 film has begun.

すなわち、マスク材料とＡｌ２Ｏ３膜のドライエッチング加工が可能なことと、Ａｌ２Ｏ３膜との高い選択比が得られるマスク材料を見出す必要がある。 That is, it is necessary to find a mask material that can perform dry etching processing of the mask material and the Al 2 O 3 film and that can obtain a high selectivity between the Al 2 O 3 film.

ＮｉＣｒ膜をマスク材料として用いた場合の加工方法について図５を用いて説明する。図５（ａ）は、エッチング処理前のウエハ断面図である。ウエハは、上層からパターンニングされたレジストマスク１１、上層ＮｉＣｒ膜１５、Ａｌ２Ｏ３膜１４、下層ＮｉＣｒ膜１５から構成されている。まず、フッ素系ガスを用いた条件で行う上層ＮｉＣｒ膜１５のミリングでの加工において、Ａｌ２Ｏ３膜１４の表層部がテーパー形状で８０ｎｍ程度エッチングが進行した状態となり、さらにＮｉＣｒ膜の微細加工が困難になりつつある（図５（ｂ））。次に、ＢＣｌ３ガスと塩素ガスおよびアルゴンガスを含む混合ガスを用いた低圧力領域の条件でＡｌ２Ｏ３膜１４をドライエッチング処理すると、ミリングにて加工した表層部Ａｌ２Ｏ３膜１４のテーパー形状を引きずったままエッチングが進行するので、Ａｌ２Ｏ３膜１４の加工形状がテーパー形状となり、垂直にエッチングすることが困難となる（図５（ｃ））。 A processing method when an NiCr film is used as a mask material will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a cross-sectional view of the wafer before the etching process. The wafer is composed of a resist mask 11 patterned from the upper layer, an upper NiCr film 15, an Al 2 O 3 film 14, and a lower NiCr film 15. First, in the processing by milling the upper NiCr film 15 performed under the condition using a fluorine-based gas, the surface layer portion of the Al 2 O 3 film 14 is in a tapered shape, and the etching progresses to about 80 nm, and further the fine processing of the NiCr film is performed. Is becoming difficult (FIG. 5B). Next, when the Al 2 O 3 film 14 is dry-etched under conditions of a low pressure region using a mixed gas containing BCl 3 gas, chlorine gas, and argon gas, the surface layer portion Al 2 O 3 film 14 processed by milling is used. Since the etching progresses while dragging the taper shape, the processed shape of the Al 2 O 3 film 14 becomes a taper shape, making it difficult to etch vertically (FIG. 5C).

本発明は、磁気ヘッドで使用されている厚いＡｌ２Ｏ３膜の加工において、ドライエッチングで加工可能であり、高い選択比が得られるマスク材料を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a mask material that can be processed by dry etching in processing a thick Al 2 O 3 film used in a magnetic head and can obtain a high selectivity.

さらに、前述のマスク材料及びＡｌ２Ｏ３膜のドライエッチング方法を提供することを目的とする。 Further, an object of the invention to provide a dry etching method of the mask material and Al 2 O 3 film described above.

本発明の特徴は、Ａｌ２Ｏ３膜のマスク材料として塩素ガスと酸素ガスを含む条件でドライエッチングが可能なルテニウム膜を用いる。 A feature of the present invention is that a ruthenium film that can be dry-etched under conditions containing chlorine gas and oxygen gas is used as a mask material for the Al 2 O 3 film.

ルテニウム膜は塩素ガスと酸素ガスを含む条件を用いてドライエッチングを行い、さらに、Ａｌ２Ｏ３膜はＢＣｌ３と塩素ガス及びアルゴンガスを含む条件を用いてドライエッチングする。 The ruthenium film is dry-etched using conditions including chlorine gas and oxygen gas, and the Al 2 O 3 film is dry-etched using conditions including BCl 3 , chlorine gas, and argon gas.

さらに、微細化加工に対応できるように、上層部に反射防止膜となるＢＡＲＣ膜を成膜することで、ＢＡＲＣ膜のトリミングが可能となり、配線寸法を調整することもできる。   Furthermore, the BARC film can be trimmed and the wiring dimensions can be adjusted by forming a BARC film as an antireflection film on the upper layer so as to cope with miniaturization.

本発明によれば、Ａｌ２Ｏ３膜１４のマスク材料として高い選択比が得られるルテニウム膜を用いることで、マスク材料およびＡｌ２Ｏ３膜をドライエッチングにて加工することが可能となるので微細加工にも対応できて、Ａｌ２Ｏ３膜を垂直に加工することが可能となる。 According to the present invention, by using a ruthenium film capable of obtaining a high selection ratio as a mask material for the Al 2 O 3 film 14, the mask material and the Al 2 O 3 film can be processed by dry etching. It is possible to cope with microfabrication and to process the Al 2 O 3 film vertically.

本発明は、磁気ヘッドで使用されている厚いＡｌ２Ｏ３膜のマスク材料を、高い選択比が得られるルテニウム膜を用いることで、マスク材料及びＡｌ２Ｏ３膜をドライエッチングにて加工することが可能となる。 The present invention uses a ruthenium film capable of obtaining a high selection ratio as a mask material for a thick Al 2 O 3 film used in a magnetic head, thereby processing the mask material and the Al 2 O 3 film by dry etching. It becomes possible.

本発明におけるマスク材料の検討内容について、以下に説明する。   The examination content of the mask material in the present invention will be described below.

Ａｌ２Ｏ３膜（アルミナ膜）は、ＢＣｌ３（三塩化ホウ素）ガスとＣｌ２（塩素）ガス及びＡｒ（アルゴン）ガスを含む混合ガスを用いてドライエッチングが可能であり、Ａｌ２Ｏ３膜のメインエッチングとオーバーエッチングでバイアスパワーを変更したエッチング方法がある。この、バイアスパワーを可変させたときのＡｌ２Ｏ３膜のエッチング速度は、３０Ｗの低バイアス条件で７８．１ｎｍ／ｍｉｎ、２００Ｗの高バイアス条件で１５９．８ｎｍ／ｍｉｎであった。 The Al 2 O 3 film (alumina film) can be dry-etched using a mixed gas containing BCl 3 (boron trichloride) gas, Cl 2 (chlorine) gas and Ar (argon) gas, and Al 2 O 3 There is an etching method in which the bias power is changed by main etching and over-etching of the film. The etching rate of the Al 2 O 3 film when the bias power was varied was 78.1 nm / min under a low bias condition of 30 W and 159.8 nm / min under a high bias condition of 200 W.

Ａｌ２Ｏ３膜のマスク材料としては、前述のＡｌ２Ｏ３膜エッチング速度／マスク材料エッチング速度で算出される選択比が高い必要がある。 The mask material of the Al 2 O 3 film, it is necessary a high selectivity ratio calculated by the aforementioned the Al 2 O 3 film etching rate / mask material etching rate.

前述のＢＣｌ３と塩素ガスとアルゴンガスの混合ガスを使用した同一条件において、各材料におけるＡｌ２Ｏ３膜との選択比の関係は図２のようであった。 Under the same conditions using the above-mentioned mixed gas of BCl 3 , chlorine gas and argon gas, the relationship of the selection ratio with the Al 2 O 3 film in each material is as shown in FIG.

レジスト膜、ＳｉＯ２膜、タンタル膜、ＴｉＮ膜を用いてバイアスパワーを可変したときのＡｌ２Ｏ３膜エッチング速度／マスク材料エッチング速度の選択比は、１．６９以下であったのに対して、ルテニウム膜を用いてバイアスパワーを可変したときのＡｌ２Ｏ３膜エッチング速度／ルテニウム膜エッチング速度の選択比は、２００Ｗの高バイアス条件で２．０２、３０Ｗの低バイアス条件で１９．５であった。 Whereas the selection ratio of Al 2 O 3 film etching rate / mask material etching rate when the bias power was varied using a resist film, SiO 2 film, tantalum film, and TiN film was 1.69 or less When the bias power is varied using a ruthenium film, the selection ratio of Al 2 O 3 film etching rate / ruthenium film etching rate is 2.02 at a high bias condition of 200 W, and 19.5 at a low bias condition of 30 W. there were.

すなわち、レジスト膜とＳｉＯ２膜とタンタル膜とＴｉＮ膜は、Ａｌ２Ｏ３膜との選択比が０．６３から１．６９と低いため、Ａｌ２Ｏ３膜のマスク材料としては厚く成膜する必要があるのでアスペクト比が高くなり、Ａｌ２Ｏ３膜を垂直に加工することが困難となる。よって、これらの材料を厚いＡｌ２Ｏ３膜のマスクとして適用することは難しい。 That is, the resist film and the SiO 2 film and a tantalum film and a TiN film, for selection ratio between the Al 2 O 3 film as low as 0.63 from 1.69, thick film formation as a mask material of the Al 2 O 3 film Therefore, the aspect ratio becomes high, and it becomes difficult to process the Al 2 O 3 film vertically. Therefore, it is difficult to apply these materials as a mask for a thick Al 2 O 3 film.

また、ルテニウム膜は、塩素ガスと酸素ガスの混合ガスでドライエッチングが可能であり、バイアスパワーが１５０Ｗの条件において、Ａｌ２Ｏ３膜のエッチング速度は、２．７ｎｍ／ｍｉｎであった。 The ruthenium film can be dry-etched with a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas, and the etching rate of the Al 2 O 3 film was 2.7 nm / min under the condition of a bias power of 150 W.

よって、本発明では、Ａｌ２Ｏ３膜のマスク材料として、該Ａｌ２Ｏ３膜との高い選択比が得られることと、被エッチング膜のＡｌ２Ｏ３膜のエッチングが殆ど進行しない状態が得られる、ルテニウム膜を用いることとした。 Therefore, in the present invention, as a mask material of the Al 2 O 3 film, and that a high selection ratio to the said the Al 2 O 3 film is obtained, the state in which the etching of the Al 2 O 3 film of the film to be etched hardly proceeds The obtained ruthenium film was used.

次に、ルテニウム膜をドライエッチングするときのマスク材料について検討した。ルテニウム膜は、塩素ガスと酸素ガスを含む混合ガスを用いた条件にてドライエッチングが可能である。該条件のバイアスパワーを１５０Ｗとして各材料のエッチング速度を確認した。このときの、レジスト膜エッチング速度は、１９５７．５ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ２膜エッチング速度は、１４．３ｎｍ／ｍｉｎであった。 Next, a mask material for dry etching the ruthenium film was examined. The ruthenium film can be dry-etched under conditions using a mixed gas containing chlorine gas and oxygen gas. The etching rate of each material was confirmed with a bias power of 150 W under these conditions. At this time, the resist film etching rate was 1957.5 nm / min, and the SiO 2 film etching rate was 14.3 nm / min.

よって本発明では、ルテニウム膜のマスク材料として、ルテニウム膜の塩素ガスと酸素ガスを含む混合ガスを用いた条件でのドライエッチングにおいて、エッチング速度が遅いＳｉＯ２膜を用いることとした。 Therefore, in the present invention, as a mask material for the ruthenium film, a SiO 2 film having a slow etching rate is used in dry etching under the condition of using a mixed gas containing chlorine gas and oxygen gas for the ruthenium film.

以下に、前述で検討したＡｌ２Ｏ３膜およびマスク材料を用いてドライエッチングする方法の実施例について、ウエハの断面を示す図１を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an example of a method of dry etching using the Al 2 O 3 film and the mask material examined above will be described in detail with reference to FIG. 1 showing a cross section of a wafer.

図１（ａ）は、本発明にかかるエッチング処理の対象となるウエハの断面を示す図である。ウエハは、上層から順に、パターンニングされたレジストマスク１１と、エッチング材料であるハードマスク（ＳｉＯ２膜）１２と、ルテニウム膜１３と、Ａｌ２Ｏ３膜１４と、下地ストッパーのＮｉＣｒ膜１５から構成される、多層膜材料である。 FIG. 1A is a view showing a cross section of a wafer to be subjected to an etching process according to the present invention. The wafer is composed of a patterned resist mask 11, a hard mask (SiO 2 film) 12, which is an etching material, a ruthenium film 13, an Al 2 O 3 film 14, and a NiCr film 15 as a base stopper in order from the upper layer. It is a multi-layer film material.

上記ウエハを、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング方法によりパターンニングされたレジスト膜１１をマスク材料としてＳｉＯ２膜１２のエッチング処理を行う。この処理により、ルテニウム膜１３のマスク材料となるＳｉＯ２膜１２のパターンが形成される（図１（ｂ））。 The SiO 2 film 12 is etched using the resist film 11 patterned by a dry etching method using a gas containing fluorine as a mask material. By this process, a pattern of the SiO 2 film 12 that becomes the mask material of the ruthenium film 13 is formed (FIG. 1B).

第２のステップとして、前記ＳｉＯ２膜１２パターンおよびレジスト膜１１パターンをマスク材料として、ルテニウム膜１３をドライエッチングにて加工する。このとき、ルテニウム膜１３は塩素ガスと酸素ガス及びアルゴンガスを含む混合ガスを用いた条件によりドライエッチングすることで、下層Ａｌ２Ｏ３膜１３のエッチングが殆ど進行しないので、ルテニウム膜１３側面とＡｌ２Ｏ３膜１４表面のテーパー角度をほぼ垂直にして加工することができた（図１（ｃ））。 As a second step, the ruthenium film 13 is processed by dry etching using the SiO 2 film 12 pattern and the resist film 11 pattern as a mask material. At this time, the ruthenium film 13 is dry-etched under conditions using a mixed gas containing chlorine gas, oxygen gas, and argon gas, so that the etching of the lower Al 2 O 3 film 13 hardly proceeds. Processing was possible with the taper angle of the surface of the Al 2 O 3 film 14 being substantially vertical (FIG. 1C).

第３のステップとして、前記第２のステップで形成したルテニウム膜１３パターンとＳｉＯ２膜１２パターンをマスクとして、Ａｌ２Ｏ３膜１４のエッチング処理を行う。このとき、Ａｌ２Ｏ３膜はＢＣｌ３ガスと塩素ガスおよびアルゴンガスを含む混合ガスを用いた条件によりドライエッチングすることで、垂直に加工されたルテニウムマスク１３により、Ａｌ２Ｏ３膜１４の加工形状を垂直に加工することができた（図１（ｄ））。 As a third step, the Al 2 O 3 film 14 is etched using the ruthenium film 13 pattern and the SiO 2 film 12 pattern formed in the second step as a mask. At this time, the Al 2 O 3 film is dry-etched under conditions using a mixed gas including BCl 3 gas, chlorine gas, and argon gas, and the ruthenium mask 13 processed vertically is used to form the Al 2 O 3 film 14. The machining shape could be machined vertically (FIG. 1 (d)).

この第３のステップにおけるＡｌ２Ｏ３膜のドライエッチング処理は、ＢＣｌ３：Ｃｌ２：Ａｒ＝４０：１０：５０の比率として、圧力は０．３Ｐａから０．８Ｐａと低圧力領域で、ウエハ温度はレジスト焼けの発生しない３００度以下を用いて行った。 In this third step, the dry etching process of the Al 2 O 3 film is performed at a low pressure region of 0.3 Pa to 0.8 Pa with a BCl 3 : Cl 2 : Ar = 40: 10: 50 ratio. The temperature was 300 ° C. or less at which resist baking did not occur.

さらに、加工形状のテーパー角度調整は、バイアスパワーの増加および、ウエハ温度の高温化により垂直に近づけることが可能である。   Furthermore, the taper angle adjustment of the processed shape can be made closer to vertical by increasing the bias power and increasing the wafer temperature.

図３を用いて、本発明を適用するプラズマエッチング装置の一例としてその構成を説明する。図３において、プラズマエッチング装置は、高周波電源１０１と、自動整合器（automatic matching unit）１０２と、誘導結合コイル１０３と、真空容器１０４と、ガス導入部１０６と、排気装置１０７と、試料台１０９と、バイアス電源１１０と、ハイパスフィルター１１１と、直流電源１１３と、ローパスフィルター１１４とを備えている。真空容器１０４は、絶縁材料からなる放電部１０４ａと接地された処理部１０４ｂからなる。試料台１０９の表面にはセラミックなどの絶縁膜１１２が設けられ、試料１０８の温度を調整して処理を制御するために、ヒーター１１５および冷媒流路１１６が設けられている。さらに、放電部１０４ａの大気側上部には、高周波電源１０１に接続されたアンテナ１１８が設けられ負荷１１９を介して設置されている。   The configuration of the plasma etching apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the plasma etching apparatus includes a high frequency power source 101, an automatic matching unit 102, an inductive coupling coil 103, a vacuum vessel 104, a gas introduction unit 106, an exhaust device 107, and a sample stage 109. A bias power source 110, a high-pass filter 111, a DC power source 113, and a low-pass filter 114. The vacuum vessel 104 includes a discharge unit 104a made of an insulating material and a processing unit 104b grounded. An insulating film 112 such as ceramic is provided on the surface of the sample stage 109, and a heater 115 and a refrigerant channel 116 are provided in order to control the processing by adjusting the temperature of the sample 108. Further, an antenna 118 connected to the high-frequency power source 101 is provided at the upper part on the atmosphere side of the discharge unit 104 a and is installed via a load 119.

プラズマエッチング装置は、高周波電源１０１から自動整合器１０２を介して、誘導結合コイル１０３に高周波電流を供給し、真空容器１０４内にプラズマを発生させる。真空容器１０４は、絶縁材料からなる放電部１０４ａと接地された処理部１０４ｂからなる。この真空容器１０４には、ガス導入部１０６を介してＣｌ２やＢＣｌ３などのエッチングガスが導入され、該ガスは排気装置１０７により排気される。 The plasma etching apparatus supplies a high frequency current to the inductive coupling coil 103 from the high frequency power supply 101 via the automatic matching unit 102 to generate plasma in the vacuum vessel 104. The vacuum vessel 104 includes a discharge unit 104a made of an insulating material and a processing unit 104b that is grounded. An etching gas such as Cl 2 or BCl 3 is introduced into the vacuum vessel 104 through the gas introduction unit 106, and the gas is exhausted by the exhaust device 107.

試料１０８は、試料台１０９の上に載置される。試料１０８に入射するイオンのエネルギーを大きくするために、試料台１０９には第二の高周波電源であるバイアス電源１１０がハイパスフィルター１１１を介して接続されている。試料台１０９の表面にはセラミックなどの絶縁膜１１２が設けられている。また、試料台１０９は、直流電源１１３がローパスフィルター１１４を介して接続されており、試料１０８を試料台１０９に静電気力により保持する。   The sample 108 is placed on the sample table 109. In order to increase the energy of ions incident on the sample 108, a bias power source 110, which is a second high-frequency power source, is connected to the sample stage 109 via a high-pass filter 111. An insulating film 112 such as ceramic is provided on the surface of the sample table 109. The sample stage 109 is connected to a DC power source 113 via a low-pass filter 114, and holds the sample 108 on the sample stage 109 by electrostatic force.

さらに、試料１０８の温度を調整して処理を制御するために、試料台１０９にはヒーター１１５および冷媒流路１１６が設けられている。   Further, a heater 115 and a refrigerant channel 116 are provided on the sample stage 109 in order to control the process by adjusting the temperature of the sample 108.

なお、本発明を実施するプラズマエッチング装置は、誘導結合プラズマに限られるものではなく、低圧力でのプラズマ発生機構であれば、本発明を用いても適用することは可能である。たとえば、ＥＣＲ（ Electron Cyclotron Resonance ）プラズマ、マグネトロンＲＩＥプラズマ、ヘリコン波プラズマ等を用いても本発明は適用可能である。   Note that the plasma etching apparatus for carrying out the present invention is not limited to inductively coupled plasma, and can be applied even if the present invention is used as long as it is a plasma generation mechanism at a low pressure. For example, the present invention can also be applied using ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma, magnetron RIE plasma, helicon wave plasma, or the like.

また、これらのＳｉＯ２膜１２、ルテニウム膜１３、Ａｌ２Ｏ３膜１４は、同一チャンバーで一貫処理することが可能である。但し、ＳｉＯ２膜１２とルテニウム膜１３のエッチング処理と、Ａｌ２Ｏ３膜１４のエッチング処理でチャンバーを使い分けてもよい。 Further, these SiO 2 film 12, ruthenium film 13 and Al 2 O 3 film 14 can be processed consistently in the same chamber. However, the chamber may be properly used for the etching process of the SiO 2 film 12 and the ruthenium film 13 and the etching process of the Al 2 O 3 film 14.

次に、第２の実施例を、図４を用いて説明する。まず、図４（ａ）は、本発明にかかるエッチング処理の対象となるウエハの断面を示す図である。ウエハは、上層から順に、パターンニングされたレジストマスク１１と、反射防止膜であるＢＡＲＣ膜１６と、エッチング材料であるハードマスク（ＳｉＯ２膜）１２と、ルテニウム膜１３と、Ａｌ２Ｏ３膜１４と、下地ストッパーのＮｉＣｒ膜１５から構成される、多層膜材料である。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. First, FIG. 4A is a view showing a cross section of a wafer to be subjected to an etching process according to the present invention. In order from the upper layer, the wafer includes a patterned resist mask 11, a BARC film 16 that is an antireflection film, a hard mask (SiO 2 film) 12 that is an etching material, a ruthenium film 13, and an Al 2 O 3 film. 14 and a NiCr film 15 as a base stopper.

まず、第１のステップとして、ＢＡＲＣ膜１６を、フッ素系ガスを用いてエッチング処理することで、該ＢＡＲＣ膜１６をトリミングすることが可能となり、配線寸法の調整が可能となる（図４（ｂ））。以下、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング方法によりパターンニングされたレジスト膜１１およびＢＡＲＣ膜１６をマスク材料としてＳｉＯ２膜１２のエッチング処理を行う。この処理により、ルテニウム膜１３のマスク材料となるＢＡＲＣ膜１６とＳｉＯ２膜１２のパターンが形成される（図１（ｃ））。レジストマスク１１と、ＢＡＲＣ膜１６とＳｉＯ２膜１２をマスク材料としてルテニウム膜１３をドライエッチングにて加工する。このとき、ルテニウム膜１３は塩素ガスと酸素ガスを含む混合ガスを用いた条件によりドライエッチングすることで、下層Ａｌ２Ｏ３膜１３のエッチングが殆ど進行しないので、ルテニウム膜１３側面とＡｌ２Ｏ３膜１４表面のテーパー角度をほぼ垂直にして加工することができた（図４（ｄ））。この処理で、ＳｉＯ２膜１２上のレジスト１１およびＢＡＲＣ膜１６は、除去される。 First, as a first step, the BARC film 16 is etched using a fluorine-based gas, whereby the BARC film 16 can be trimmed and the wiring dimensions can be adjusted (FIG. 4B). )). Hereinafter, the SiO 2 film 12 is etched using the resist film 11 and the BARC film 16 patterned by a dry etching method using a gas containing fluorine as a mask material. By this process, a pattern of the BARC film 16 and the SiO 2 film 12 which are mask materials for the ruthenium film 13 is formed (FIG. 1C). The ruthenium film 13 is processed by dry etching using the resist mask 11, the BARC film 16, and the SiO 2 film 12 as mask materials. At this time, since the ruthenium film 13 is dry-etched under conditions using a mixed gas containing chlorine gas and oxygen gas, the etching of the lower Al 2 O 3 film 13 hardly progresses, so the side surfaces of the ruthenium film 13 and the Al 2 O Processing was possible with the taper angle of the surface of the three films 14 being substantially vertical (FIG. 4D). With this process, the resist 11 and the BARC film 16 on the SiO 2 film 12 are removed.

前記ルテニウム膜１３のエッチング処理で形成したルテニウム膜１３のパターンとＳｉＯ２膜１２パターンをマスクとして、Ａｌ２Ｏ３膜１４のエッチング処理を行う。このとき、Ａｌ２Ｏ３膜はＢＣｌ３ガスと塩素ガスおよびアルゴンガスを含む混合ガスを用いた条件によりドライエッチングすることで、垂直に加工されたルテニウムマスク１３により、Ａｌ２Ｏ３膜１４の加工形状を垂直に加工することができた（図４（ｅ））。この処理におけるＡｌ２Ｏ３膜のドライエッチング処理は、ＢＣｌ３：Ｃｌ２：Ａｒ＝４０：１０：５０の比率として、圧力は０．３Ｐａから０．８Ｐａと低圧力領域で、ウエハ温度はレジスト焼けの発生しない３００度以下を用いて行った。 The Al 2 O 3 film 14 is etched using the pattern of the ruthenium film 13 formed by the etching process of the ruthenium film 13 and the pattern of the SiO 2 film 12 as a mask. At this time, the Al 2 O 3 film is dry-etched under conditions using a mixed gas including BCl 3 gas, chlorine gas, and argon gas, and the ruthenium mask 13 processed vertically is used to form the Al 2 O 3 film 14. The machining shape could be machined vertically (FIG. 4 (e)). The dry etching process of the Al 2 O 3 film in this process is performed at a low pressure range of 0.3 Pa to 0.8 Pa with a ratio of BCl 3 : Cl 2 : Ar = 40: 10: 50, and the wafer temperature is resist It was performed using 300 degrees or less which does not generate a burn.

本発明の実施例のエッチング方法を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the etching method of the Example of this invention. 本発明のマスク材料選択比を説明するための図。The figure for demonstrating the mask material selection ratio of this invention. エッチング処理装置の構成断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the etching processing apparatus. 本発明の実施例のエッチング方法を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the etching method of the Example of this invention. 従来のエッチング方法を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the conventional etching method.

符号の説明Explanation of symbols

１１…レジスト膜、１２…ＳｉＯ２膜、１３…ルテニウム膜、１４…Ａｌ２Ｏ３膜、１５…ＮｉＣｒ膜、１６…ＢＡＲＣ膜 11 ... resist film, 12 ... SiO 2 film, 13 ... ruthenium film, 14 ... Al 2 O 3 film, 15 ... NiCr film, 16 ... BARC film

Claims (2)

Ａｌ２Ｏ３膜のドライエッチング方法において、
塩素と酸素を含む処理ガスを用いてルテニウム膜をプラズマエッチング処理し、
引き続きルテニウム膜をマスクとしＢＣｌ３ガス主体の塩素ガスおよびアルゴンガスを含む混合ガスを用いてＡｌ２Ｏ３膜をプラズマエッチング処理する
ことを特徴とするＡｌ２Ｏ３膜のドライエッチング方法。 In the dry etching method of the Al 2 O 3 film,
Plasma etching the ruthenium film using a process gas containing chlorine and oxygen,
Next, a dry etching method for an Al 2 O 3 film, characterized in that the Al 2 O 3 film is plasma-etched by using a ruthenium film as a mask and a mixed gas containing chlorine gas and argon gas mainly composed of BCl 3 gas. 請求項１記載のＡｌ２Ｏ３膜のドライエッチング方法において、
ルテニウム膜の上にマスクとなるＳｉＯ２膜とその上に反射防止膜となるＢＡＲＣ膜を備え、フッ素系ガスを用いてＢＡＲＣ膜をエッチング処理してトリミングを行い、配線寸法を調整することを特徴とするＡｌ２Ｏ３膜のドライエッチング方法。 The method for dry etching an Al 2 O 3 film according to claim 1,
Characterized by comprising a BARC film serving as a mask on the ruthenium film made SiO 2 film and an antireflection film thereon, trims the BARC film is etched by using fluorine-based gas, to adjust the wire size A dry etching method for an Al 2 O 3 film.
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